Закон ома для ділянки кола, електрика для початківців
Закон Ома для ділянки кола
Підключення елементів може бути послідовним, паралельним і змішаним. Зробимо розрахунок величин для всіх трьох варіантів. Щоб розрахувати значення цих величин, можна застосувати закон Ома для ділянки кола, всім відомий закон зі шкільної лави: I = U / R; U = I * R; R = U / I.
Простий ланцюг
Тут закон Ома для ділянки кола розглядає параметри одного споживача (будь то двигун або лампочка), який має опір R. Зустрічаючись з ним, електрику здійснює роботу. На цій перешкоді і створюється різниця потенціалів. Як споживача візьмемо R = 10 Ом.
Підключивши батарейку 9 В до R, визначаємо силу струму: I = U / R = 9/10 = 0,9 А.
Якщо відомо R. заміривши I. можна дізнатися, скільки падає на резисторі: I * R = 0,9 * 10 = 9 B. I * R називається падінням напруги.
R можна обчислити, заміривши вольти на ньому і ампер, що проходять через нього. R = U / I = 9B / 0,9A = 10.
Часто виникає потреба визначити споживану потужність R, щоб бути впевненим у здатності розсіювати виділяється їм тепло, що утворюється в результаті роботи електрики. Споживана потужність Р = I 2 * R = 0,9 2 A * 10 = 8,1Bт. Треба вибрати потужність розсіювання не менш розрахункової, інакше дим піде. У нашому випадку вибираємо стандартні 10 Вт, менший буває тільки 7,5 Вт.
паралельне підключення
Тепер підвищимо складність ділянки. Споживачів представимо як R1 (10 Oм) і R2 (5 Oм). Змінилося значення R, і з'явилося два шляхи. Залишилися незмінними тільки 9 В.
Щоб обчислити ампер, що приходять до гілок, треба знати сумарне R. При паралельному з'єднанні R обчислюється за формулою 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / Rn ... Для двох елементів вона виглядає так: R = R1 * R2 / ( R1 + R2); R = 10 * 5 / (10 + 5) = 3,3. Звертаю увагу: в такій схемі отримане R завжди менше найменшого.
Знаходимо I = 9 / 3,3 = 2,7 А. Сумарне R визначається і з допомогою виміру загального струму (вимір показав 2,7 А). Тоді R = 9 / 2,7 = 3,3.
Розрахуємо кожну гілку окремо. На всіх резисторах 9 В. Знаючи Rn. можемо обчислити ампер гілки. Для першої гілки - I1 = 9В / R1 = 9/10 = 0,9 А. Для другої - I2 = 9В / R2 = 9В / 5 = 1,8. Важлива деталь: сума струмів всіх гілок дорівнює загальному току. Звідси, I1 = I-I2. Значення R1 і R2 визначаються виходячи з амперів, що протікають в них, і підключених вольт: R1 = 9В / I1 і т.д.
Тепер подивимося, як відповідає закон на
Послідовне підключення навантаження.
Щоб знайти струм в послідовній ланцюжку, треба знати, скільки в ній Ом? Для даної ділянки R знаходимо так: R = R1 + R2; R = 10 + 5 = 15. Визначаємо I = U / R; I = 9/15 = 0,6 А. Тепер поцікавимося падінням напруги на резисторах. На R1 - U1 = I * R1 = 0,6 * 10 = 6 У.
Дивіться: на R1 впало 6 В, а загальне - 9 В. Значить, на R2 має залишитись 3 В (U2 = 9B-6B = 3B). Перевіримо законом: U2 = I * R2 = 0,6A * 5 = 3 В. Все вірно.
Попутно дізналися значення потенціалу в точці А щодо мінуса харчування - 3 В. Така схема називається дільником напруги. з одного отримуємо два, і обидва можна використовувати для харчування інших схем. Звичайно, треба врахувати їх вхідні дані, але це вже з іншої пісні, хоча теж без закону Ома для ділянки ланцюга не обійтися.
Змішане підключення навантаження
Закону Ома для ділянки кола вторить
Закон Ома для повного кола.
Він вимагає включення в розрахунки параметрів джерела живлення. Спочатку розберемося з особливостями будови. Випрямляч, акумулятор, гальванічний елемент (звичайна батарейка), фотоелемент (основа сонячної батареї) - у всіх джерелах присутній внутрішній опір. У випрямлячі - обмотки трансформатора і супутні елементи випрямлення. в акумуляторі - електроліт і ступінь емісії електродів.
Коли-небудь помічали, як зарядку акумулятора контролює не звичайний вольтметр, а навантажувальна вилка? Для чого ця вилка? Акумулятор виробляє вольти, але вони видаються в повному обсязі: частина (Ir - Новомосковськ нижче) падає на його внутрішньому бар'єрі. Навантажувальна вилка - це щось на зразок нашої дослідженої схеми, яка складається з резистора і вольтметра, з'єднаних паралельно. Вольтметр сам не здатний створити падіння на внутрішньому опорі акумуляторної батареї. Тому паралельно йому підключається низькоомним шунт, що створює Ir. Саме таким чином можемо судити про повноту зарядки. Заміряючи зарядку акумуляторної батареї тільки вольтметром, ми не отримаємо необхідного результату, оскільки не врахує втрата в батареї.
Те, що здатний виробляти будь-який генератор, називається електрорушійної силою (ЕРС). а що надійшло в електричну мережу - напругою. Пов'язані величини таким чином: ЕРС = Ir + IR. r - внутрішній опір джерела, інші величини нам уже відомі. U отримали звідси: U = ЕРС-Ir. Ці дві формули визначають закон Ома для повного кола.